ONDULEURS AUTONOMES DE TENSION

BTS Electrotechnique
U1 :S35 Lycée technique Mahdi Ben Barka-OUJDA
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ONDULEURS AUTONOMES DE TENSION
 Onduleurs de tension monophasés
 Onduleurs MLI
 Onduleur de tension triphasé
Objectif : Etude des convertisseurs de tension continue en tension alternative
Pré-requis
- Propriétés des sources et des récepteurs
- Circuit RL en commutation
- Circuit RLC résonnant
Savoirs associés
- Lois générales de l'électromagnétisme
- Série de Fourier

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I. Introduction
Dans le cas des ponts redresseurs à thyristors fonctionnant en onduleurs de courant ( ponts de
Graëtz monophasés et triphasés à thyristors), la fréquence et la forme de tension sont imposées par le
réseau alternatif : ces onduleurs de courant sont dits non autonomes. Le réseau alternatif assure la
commutation des thyristors : on dit que la commutation des thyristors est naturelle.
Les autres onduleurs sont dits autonomes, et lorsque leur configuration est à thyristors, il faudra, dans
les cas de charges inductives ou purement résistives, assurer la commutation de ces derniers par des
circuits auxiliaires.
Nous allons effectuer un classement 'pédagogique' et non exhaustif des différents onduleurs.
Nous distinguerons entre autres, trois structures de principe.
 Les onduleurs de tension que l'on retrouve dans l'alimentation des moteurs à courant alternatif
et dans les alimentations alternatives de secours.
 Les onduleurs de courant ou commutateurs de courant.
 Les onduleurs à résonance qui se partagent en deux familles
 les onduleurs série ou à résonance de tension,
 les onduleurs parallèle ou à résonance de courant.
Les applications les plus courantes des onduleurs à résonance sont d'une part, le chauffage par
induction et d'autre part, l'alimentation des générateurs d'ozone (ozoniseurs).
Il. Onduleurs de tension monophasés
Le fil conducteur de l'étude est surtout fondé sur l'intérêt certain que présente une onde de courant dans
la charge, voisine de la sinusoïde.
II.1. Onduleurs à interrupteurs en parallèles
II.1.1. Principe
Le schéma de principe représenté ci-dessous, comporte un transformateur à point milieu. Les deux
enroulements primaires ont chacun
2
N1
spires, et l'enroulement secondaire relié au récepteur (par
exemple une charge RL) comporte N2 spires.
Schéma du montage : Onduleur à interrupteurs en parallèle
Charge RL
N2
i
i2
i1
u
u2
u1
is
E
H2
H1
2
1
N
2
1
N

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Pendant l'intervalle temporel 0< t <
2
T
l'interrupteur H1 est fermé. Nous avons donc les
relations:
Le courant i1 (t) circule et la loi d'Hopkinson impose:
On n'oubliera pas que l'on compte positivement les courants qui entrent par les points homologues.
Dans la charge RL, l'évolution du courant i(t) suit une loi exponentielle et d'après la relation ci-dessus
il en est de même de l'évolution du courant i1 (t)
Pendant l'intervalle temporel
2
T
< t < T l'interrupteur H2 est fermé.
L'interrupteur H1 est évidemment ouvert, et nous avons maintenant les nouvelles relations suivantes :
Nous allons maintenant donner les allures de quelques évolutions de tensions et de courant.
T
T
T
T/2
T/2
T/2
T
T/2
H2
H1
i2(t)
i1(t)
i(t)
t
t
t
t
u(t)

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Les interrupteurs pourront, par exemple être des transistors MOSFET ou IGBT (ou encore des
thyristors) avec une diode positionnée tête-bêche aux bornes de chaque transistor.
II.1.2. Configuration à transistors
Nous allons examiner dans les lignes qui suivent, la structure d'un onduleur à transistors avec des
diodes positionnées tête-bêche sur les interrupteurs, comme par exemple, le schéma ci-dessous.
Lorsque l'un des interrupteurs est fermé, prenons par exemple le cas du transistor TR1, nous pouvons
écrire au niveau du drain la loi des nœuds en valeurs instantanées:
Remarquons alors, les deux points importants suivants :
D'une part, lorsque le transistor conduit, sa tension drain -source VDS est positive de quelques volts.
Cela revient à dire que la diode est sous tension inverse et est bloquée :
 iD1 = d'où i1 =
D'autre part, lorsque la diode conduit, celle-ci se trouve sous tension directe de quelques volts.
Le transistor est alors bloqué et est sous tension inverse :
 iTR1 = d'où i1 =
Traçons en concordance des temps l'évolution des grandeurs suivantes :
u(t) , i(t), i1(t), i2(t), iTR1(t), iD1(t) et is(t)
Allures des différentes grandeurs :
uH2
uH1
iTR2
iTR1
TR2
TR1
iD1
iD1
D2
D1
Charge RL
N2
i
i2
i1
u
u2
u1
is
E
2
1
N
2
1
N

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iS(t)
iD1(t)
iTR1(t)
i2(t)
i1(t)
i(t)
u(t)
t
t
t
t
t
t
t